Giám sát nhịp tim qua điện thoại android

Qua những dẫn chứng cụ thể trên, chúng ta thấy được tầm quan trọng của việc phát hiện sớm được sự thay đổi đột ngột của bệnh nhân bằng cách đo thông số nhịp tim...từ các thông số này ta

B ộ GIẢO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU VIỆN CNTT - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

CHUYÊN ĐÈ:

ĐÒ ÁN TỐT NGHIỆP

GIÁM SÁT NHỊP TIM QUA ĐIỆN THOẠI ANDROIDTrình độ đào tạo

2013 - 2017 ThS Lưu Hoàng

Vũng Tàu, tháng 7 năm 2017

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có thành công nào mà không gắn liền với sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác.Trong suốt thời gian kể từ khi nghiên cứu đề tài đến nay, nhóm đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè

Chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Bà Rịa - Vũng Tàu, đã tạo điều kiện cho chúng em làm đồ án này

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lưu Hoàng đã tận tâm hướng dẫn nhóm bằng tất cả tâm huyết của mình, tạo mọi điều kiện cho chúng

em làm đề tài này và đóng góp ý kiến cho nhóm trong suốt thời gian làm đề tài Làm việc với thầy chúng em được học hỏi rất nhiều điều bổ ích để áp dụng vào công việc mai sau cũng như trong cuộc sống hàng ngày

Đồng thời chúng em cũng gửi lời cám ơn đến anh Lê Viết Thanh, người

đã cho chúng em sáng kiến và ý tưởng hay để hoàn thành đề tài này

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Viện CNTT, Điện

- Điện Tử đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức hay và bổ ích, để chúng

em có hành trang bước vào đời

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Nhận xét, đánh giá của giảng viên hướng dẫn

Nhận xét, đánh giá của giảng viên phản biện

Lời mở đầu

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Thực trạng hiện nay 6

1.2 Sự cấp thiết cần có của đề tài 7

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT, ĐƯA RA TIÊU CHÍ CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Khảo sát các phương pháp đo trong và ngoài nước 8

2.2 Xây dựng mô hình của đề tài 12

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐO NHỊP TIM 3.1 Đưa ra mô hình cụ th ể 14

3.2 Phân tích mô hình và chọn ra các thiết bị trong k h ố i 14

3.2.1 Phân tích mô h ìn h 14

3.2.2 Chọn thiết bị phần cứng 15

3.2.3 Chọn phần mềm 21

3.3 Lập trình 29

3.3.1 Arduino thu thập và xử lý thông tin từ cảm biến 29

3.3.2 Ứng dụng trên điện thoại 31

3.4 Sản phẩm hoàn thành 33

CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỦA MÔ HÌNH 4.1 Phân tích kết q u ả 35

4.2 Đánh giá kết quả của mô hình 36 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

PHỤ LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Một tình trạng đang diễn ra phổ biến hiện nay là: hầu hết các vụ tai nạn giao thông đều tử vong trước khi đến bệnh viện Để lý giải điều này các bác sỹ và các nhà khoa học đầu ngành đều cho rằng nguyên nhân chủ yếu là do chậm trễ sơ cứu trong khi đợi xe cứu thương Ngoài ra còn một trường hợp phổ biến là các bệnh nhân có tiền sử mắc các bệnh cao huyết áp, các bệnh tim mạch hay các bệnh nhân mới phẫu thuật cần theo dõi, các bệnh nhân bị bệnh truyền nhiễm mà cần theo dõi thường xuyên Các thống kê chỉ ra rằng, các đối tượng trên vào ban đêm khi đi ngủ thường có tình trạng như là ngừng thở đột ngột hay tim ngừng đập, tăng hoặc giảm huyết áp đột ngột Tình trạng trên nếu không có các biện pháp cứu chữa kịp thời thì bệnh nhân có thể dẫn tới tình trạnh đột quỵ hay tai biến mạch máu não và có thể dẫn đến tử vong

Qua những dẫn chứng cụ thể trên, chúng ta thấy được tầm quan trọng của việc phát hiện sớm được sự thay đổi đột ngột của bệnh nhân bằng cách đo thông số nhịp tim từ các thông số này ta có thể đưa ra các cảnh báo các chuẩn đoán một cách nhanh nhất có thể, để hướng dẫn nhân viên y tế hay người nhà bệnh nhân sơ cứu kịp thời trong khi chờ xe cứu thương đến, từ đó giảm thiểu thương vong đáng tiếc xảy ra

Chính vì sự nhận ra sự cần thiết đó, các thiết bị di động đo các thông số sinh tồn mọi lúc mọi nơi, hay các thiết bị theo dõi, cảnh báo tình trạng bệnh nhân ra đời như một tất yếu

2 Tình hình nghiên cứu

Một ứng dụng dành cho bệnh viện nhằm tạo nên hệ thống quản lý sức khỏe bệnh nhân một cách linh hoạt hơn đồng thời giúp người nhà biết chính xác tình trạng hiện tại của bệnh nhân chỉ thông qua một chiếc Smartphone Thiết bị này được tích hợp một cảm biến nhịp tim và được đeo vào tay bệnh nhân, sau đó các thông số về nhịp tim của bệnh nhân sẽ được gửi về Server Từ Server bác sỹ và y tá hoặc người phụ trách theo dõi quản lý bệnh nhân thông qua máy tính và Smartphone mà không cần đến trực tiếp bệnh nhân Khi gặp các trường hợp bất thường thì thiết bị sẽ báo động cho mọi người xung quanh biêt, đồng thời hệ thống

sẽ báo cho bác sỹ hoặc y tá biết ngay lập tức Đối với bệnh nhân bị bệnh truyền nhiễm cần cách ly thì thiết bị này vô cùng quan trọng và giảm thiểu rủi ro đáng tiếc xảy ra

Thiết bị nhỏ gọn và có khả năng thương mại hóa cao, dưới 1 triệu đồng, sản xuất nhiều có thể giảm chi phí xuống trên 30%/ một thiết bị Trong tương lai nhóm

em sẽ còn tích hợp thêm nhiều cảm biến và chức năng khác nhiệt độ, điện não đồ v.v Từ những thông tin đó hệ thống sẽ tự động chuẩn đoán bệnh ngay lập tức cho bệnh nhân mà không cần sự can thiệp của bác sỹ hay y tá giảm gánh nặng cho ngành và giảm chi phí khám chữa bệnh

3 Mục đích nghiên cứu

Thiết kế mô hình đo nhịp tim bằng phương pháp không xâm lấn

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a) Đối tượng nghiên cứu

- Kiến thức y sinh về hoạt động của tim, nguyên lý hoạt động của cảm biến

- Thuật toán xử lý tín hiệu nhận được từ cảm biến.

- Vi điều khiển dùng để thiết kế mô hình đo và giám sát

- Phần mềm tương tác và giám sát trên smartphone

- Bảng mạch đo hoàn chỉnh

- Các phương pháp đánh giá độ chính xác và độ tin cậy của thiết bị đo được thiết kế

b) Phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu phương pháp đo nhịp tim không xâm lấn sử dụng

kỹ thuật truyền xuyên qua Nội dung của đề tài tập chung nghiên cứu cách thu thập

và xử lý tín hiệu trên Arduino, từ đó thể hiện được dữ liệu cần đo trên máy tính thông qua Processing Đồng thời nghiên cứu môi trường Mit App Inventer để xây dựng phần mềm giám sát trên Android Phạm vi của đề tài chỉ giới hạn ở mô hình máy đo thông số nhịp tim với công suất nhỏ

5 Phương pháp nghiên cứu

- Tìm hiểu nhu cầu, sự cấp thiết trong thực tế, khảo sát các giải pháp đã có hiện nay, so sánh, đánh giá các giải pháp và đưa ra nhận xét cho mỗi giải pháp

- Thu thập tài liệu, tìm hiểu nghiên cứu phương pháp đo nhịp tim bằng phương pháp không xâm lấn

- Xử lý dữ liệu được đưa về từ cảm biến, truyền dữ liệu qua serial và giao tiếp qua Bluetooth

- Xây dựng hệ thống giám sát trên máy tính và trên hệ điều hành Android.

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Các phương pháp đo trước đây sử dụng sự xâm lấn, nghĩa là tác động đến cơ thể bệnh nhân, ví dụ như dùng phương pháp đo khí máu Phương pháp đo khí máu

là lấy mẫu máu của bệnh nhân và đem phân tích sẽ cho ra nhiều thông số trong đó

có SpO2 Điều đó có thể làm cho bệnh nhân cảm thấy khó chịu và khó có thể sử dụng để theo dõi liên tục Đề tài này đề xuất phương pháp đo nhịp tim bằng phương pháp không xâm lấn Từ không xâm lấn có nghĩa là không tác động đến cơ thể bệnh nhân bằng cách sử dụng một đầu đo cảm biến gắn trên đầu ngón tay Đầu đo này được thiết kế sao cho bệnh nhân không cảm thấy khó chịu khi gắn để tiến hành

đo liên tục trong một khoảng thời gian dài

Việc thiết kế và xử lý tín hiệu trước đây sử dụng các mạch lọc, mạch khuếch đại bằng các IC thông thường, cồng kềnh tốn điện, việc tính toán đo đạc tín hiệu được thực hiện bằng các loại vi điều khiển có điện áp 5 V Với mục đích nghiên cứu

là thiết bị di động và quản lý trên PC, đề tài đề xuất giải pháp sử dụng cảm biến nhịp tim chuyên dụng, sử dụng chip Arduino chuyên dụng với điện áp nhỏ 5V, dòng tiêu thụ thấp, có tích hợp sẵn các bộ DAC, ADC phục vụ cho việc lấy và xử

lý tín hiệu

Đề tài nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế hiện nay là một thiết bị di động đo nhịp tim của bệnh nhân mọi lúc, mọi nơi và có thể theo dõi bệnh nhân liên tục Với giá thành có thể chấp nhận được, đề tài có thể là một giải pháp hữu ích cho các hộ gia đình, bệnh viện, trường học trong việc chăm sóc và theo dõi bệnh nhân

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU

được hoạt động khác nhau thì

tốc độ mà tim đập sẽ khác

nhau, tỷ lệ thuận với tần số

hoạt động của cơ thể Bằng

cách phát hiện các điện áp tạo

Trái tim là một trong những cơ quan quan trọng nhất trong cơ thể con người

Nó hoạt động như một máy bơm lưu thông oxy và chất dinh dưỡng đưa đi khắp cơ thể để cung cấp năng lượng

cho toàn bộ hoạt động sống

của cơ thể Máu lưu thông

cũng loại bỏ các sản phẩm

chất thải phát sinh từ cơ thể

lọc bỏ qua thận Khi cơ thể

ra bởi các nhịp đập của tim,

tốc độ của nó có thể dễ dàng quan sát và sử dụng cho một số mục đích y tế

Một điện tâm đồ (ECG) là một bản phác thảo đồ họa của điện áp được tạo rabởi nhịp đập của trái tim Giá trị nhịp tim được thể hiện ở bảng dưới đây:

Y ếu 8 2 + 8 2 + 8 3 + 8 4 + 8 2 + 8 0 + Y ếu 8 5 + 8 3 + 8 5 + 8 4 + 8 4 + 8 5 +

Bảng 1.1: Nhịp tim ở các lứa tuổi

1.1 Thực trạng hiện nay

a) Trên thế giới

Theo WHO, bệnh tim mạch đang là nguyên nhân tử vong hàng đầu ở người trên toàn thế giới và chiếm nhiều nhất ở các nước đang phát triển Mỗi năm, người chết do bệnh tim và đột quỵ nhiều hơn cả ung thư, lao, sốt rét và HIV cộng lại

b) Ở nước ta hiện nay

Bệnh tim mạch là bệnh có nguy cơ gây tử vong cao Năm 1980, bệnh Tim mạch là bệnh gây tử vong cao đứng ở hàng thứ tư, còn từ năm 2000 thì bệnh này gây tử vong hàng đầu

nhân khác

Nhiễm khuẩn

Hình 1.1: Bảng thống kê

Theo GS Phạm Gia Khải, nguyên Chủ tịch Hội tim mạch học Việt Nam, đây

là điều đáng báo động, tuy nhiên đa số người Việt Nam chưa đủ kiến thức để hiểu hết các nguy cơ do bệnh tim mạch gây ra

"Tỉ lệ mắc bệnh tim tại Việt Nam rất cao, có thể là cao nhất về bệnh suất và

tử suất Nó được ví như một sát thủ thầm lặng Những người bị tăng huyết áp hoặc biến chứng tim đại đa số không biết Chết vì suy tim, loạn nhịp tim, tắc mạch vành hết sức phổ biến", GS Khải nói.

Với tình hình hiện tại, Hội tim mạch Việt Nam dự báo, đến năm 2017, Việt Nam sẽ có 1/5 dân số mắc bệnh tim mạch và tăng huyết áp Đáng lưu ý, tỉ lệ tăng huyết áp ở những người trẻ từ 25 tuổi đang gia tăng, chiếm 21,5% tổng số ca mắc.

1.2 Sự cấp thiết cần phải có của đề tài

Phát triển một thiết bị tích hợp mới để đo nhịp tim, thiết bị sử dụng ngón tay

để đo ước tính nhịp tim Bệnh liên quan đến tim mạch đang ngày càng gia tăng, nhu cầu về một thiết bị đo nhịp tim chính xác và giá cả phải chăng là điều cần thiết

để đảm bảo chất lượng sức khỏe Tuy nhiên, hầu hết dụng cụ đo nhịp tim ở từng môi trường khác nhau không theo một quy tắc nào Đề đo được nhịp tim chúng em

đã dùng cảm biến nhịp tim là thiết bị thân thiện với người dùng, phù hợp với kinh

tế của người sử dụng Sử dụng công nghệ quang học để phát hiện dòng chảy của máu qua ngón tay Có 3 giai đoạn được sử dụng để phát hiện các xung trên đầu ngón tay bao gồm phát hiện xung, khai thác tín hiệu và khuếch đại xung Định tính

và định lượng đánh giá hiệu suất của thiết bị trên các tín hiệu thực sự cho thấy độ chính xác trong tính toán nhịp tim, ngay cả dưới cường độ hoạt động thể chất Chúng em so sánh hiệu suất của thiết bị với các thiết bị khác khi đo nhịp tim của 10 đối tượng của các lứa tuổi khác nhau Kết quả cho thấy tỷ lệ lỗi của thiết bị là không đáng kể

CHƯƠNG II : KHẢO SÁT, ĐƯA RA TIÊU CHÍ CỦA ĐỀ TÀI

2.1 Khảo sát các phương pháp đo trong và ngoài nước

Có rất nhiều phương pháp để đo và xác định nhịp tim khác nhau hiện nay trong và ngoài nước Nhìn chung các phương pháp đo là giống nhau, chỉ khác nhau

ở hình thức đo và được chia làm ba phương pháp là :thủ công, xâm lấn, không xâm lấn

Phương pháp 1: Phương pháp thủ công

Đo nhịp tim bằng nhấn ngón tay: Sử dụng măt trong của 2 ngón tay áp sát vào mặt trong của cổ tay bên kia - chỗ có những nếp gấp cổ tay (hai tay ngược nhau) Bấm nhẹ vào đó cho đến khi cảm thấy nhịp đập Nếu cần thiết, có thể di chuyển ngón tay xung quanh đó cho đến khi bạn cảm thấy nhịp đập Sau đó dùng đồng hồ để xác định số nhịp tim Hoặc đặt 2 ngón tay vào một bên cổ nơi giao nhau giữa khí quản và các cơ lớn ở cổ Bấm nhẹ cho đến khi bạn cảm thấy nhịp đập

Hình 2.1: Cách đo thủ công bằng tay

Đo nhịp tim bằng dùng ống nghe: đeo tai nghe và kiểm tra ống nghe, mùa đông cần xoa làm ấm loa nghe trước khi nghe Đặt ống nghe lên các vị trí nghe tim, mỗi lần đặt ống nghe 10 -20 giây Sau đó dùng đồng hồ để xác định số nhịp tim.

Hình 2.1: Đo thủ công bằng ống nghe

> Nhận xét: là phương pháp phổ biến ,đơn giản, dễ đo Chi phí khi đo không đáng kể Kết quả đo có độ chính xác phụ thuộc vào người đo, có sự sai sót do chênh lệch thời gian đếm của người đo và đồng hồ đếm thời gian Tốn nhiều thời gian, công sức để đo

Phương pháp 2: Phương pháp xâm lấn

Sử dụng các điện cực để đo nhịp tim trong một khoảng thời gian, dòng điện

từ nguồn sẽ đi qua các điện cực vào cơ thể rồi phản hồi lại các thông tin nhịp tim Trước khi đo phải cần lưu ý những vấn đề: không ăn uống, không sử dụng các loại phấn, dầu hay mỹ phẩm vùng ngực Các điện cực sẽ được gắn lên vùng ngực đã được cồn khử trùng, dùng bằng dán cố định dây và điện cực, dụng cụ sẽ được khởi động và đo liên tục từ 24-48 tiếng, dữ liệu sẽ được lưu trữ vào một bộ nhớ

> Nhận xét: là phương pháp có độ chính

xác cao, được sử dụng nhiều trong các bệnh

viện, trung tâm khám sức khỏe, có thể đo được

nhiều thông số trong cùng một khoảng thời

gian Nhưng có thể gây ra các tác dụng phụ như

dị ứng da do tiếp xúc dòng điện cực hay các

chất để dán cố định , gây cảm giác khó chịu Vì

thiết bị hiện đại nên sai số trung bình của thiết

bị đo là 1% và chi phí trung bình mỗi lần đo là

150 USD

Hình 2.2: Đo bằng điện cực

Phương pháp 3: Phương pháp không xâm lấn

Khi tim đập, máu sẽ được dồn đi khắp cơ thể qua động mạch, tạo ra sự thay đổi về áp suất trên thành động mạch và lượng máu chảy qua động mạch Vì thế ta

có thể đo nhịp tim bằng cách đo những sự thay đổi đó Khi lượng máu trong thành động mạch thay đổi sẽ làm thay đổi mức hấp thụ ánh sáng của động mạch, do đó khi một tia sáng được truyền qua động mạch thì cường độ ánh sáng sau khi truyền qua sẽ biến thiên đồng bộ với nhịp tim Khi nhịp tim giãn ra, lượng máu qua động mạch nhỏ nên hấp thụ ít ánh sáng, ánh sáng sau khi truyền qua động mạch có cường độ lớn, ngược lại khi tim co vào, lượng máu qua động mạch lớn hơn, ánh sáng sau khi truyền qua động mạch sẽ có cường độ nhỏ hơn.Ánh sáng sau khi truyền qua ngón tay gồm hai thành phần AC và DC

+ Thành phần DC đặc trưng cho cường độ ánh sáng cố định truyền qua

mô, xương và tĩnh mạch

+ Thành phần AC đặc trưng cho cường độ ánh sáng thay đổi khi lượng máu thay đổi truyền qua động mạch, tần số của tín hiệu này đồng bộ với tần số của nhịp tim

Transmissiontvpeccurrentv the mainstrearrìp Reflective type

IR L E D 5 R e d L E D

• : * •* After

• R e d B lo o d c e ib Photo Transistor Photo Transistor

N JL 5 5 0 1 R

Hình 2.3: Đo bằng quang học

> Nhận xét: có độ chính xác cao, đơn giản, dễ sử dụng, thiết bị gọn nhẹ, sử dụng thoải mái, không gây khó chịu, thời gian đo nhanh Các phương pháp quang học có một đánh giá sai số 15% và một chi phí trung bình 20USD

Ngoài ra còn rất nhiều phương pháp khác để đo nhịp tim như điện tâm đồ, Phonocardiogram (PCG), huyết dạng sóng áp lực và xung mét, những phương pháp

đo cũng được sử dụng nhiều nhưng đều là lâm sàng và nhìn chung là rất tốn kém

2.2 Xây dựng mô hình của đề tài

Ngày nay thì càng có thêm nhiều dịch bệnh nguy hiểm vẫn xảy ra hàng năm khiến thế giới phải khiếp sợ và làm tổn hao đội ngũ y bác sỹ

Nhu cầu về chăm sóc sức khỏe ngày càng tăng mà trong khi đó đội ngũ y bác

sỹ thì có hạn

o Yêu cầu cầu cần có một thiết bị giám sát nhịp tim và nhiệt độ cơ thể con

người chính xác mà vẫn tạo cho họ sự thoải mái, giải quyết được sự quá tải cho đội ngũ y bác sỹ hay theo dõi người bị dịch bệnh trong phòng cách ly mà không phải tiếp xúc trực tiếp với người bệnh.

• Tiêu chi cân hwong toi:

- Thân thien voî môi truong và voî con nguoi tao câm giac thoâi mai khi sü dung

- Kêt câu dan giân, gon nhe, câm tay, tien lai và sü dung mot cach rât dê dàng chî vai mot vài thao tac dan giân

- Tiêu thu it nâng luong

- Sân xuât dan giân và chi phi cho mot sân phâm thâp và con giâm xuông nüa khi sân xuât hàng loat

- Bo và dua ra kêt quâ mot cach nhanh chong và chinh xac, cânh bao kip thoi

• Mô hinh tông quan cüa dê tài

Hinh 2.4: Mô hinh tông quan

CHƯƠNG III : XÂY DỰNG VÀ THIẾT KỂ MÔ HÌNH ĐO NHỊP

TIM

3.1 Đưa ra mô hình cụ thể

Module arduino xử

lý và điều khiển

Điện thoại androi

Khối cảm biến: mô hình sử dụng phương pháp đo bằng quang học; khối vi

xử lý là Arduino, có ngõ ra analog 0- 5V chọn cảm biến quang học APDS-9008

có ngõ ra analog đã được tích hợp sẵn trên cảm biến

Khối giao tiếp hiển thị: sử dụng phương thức giao tiếp Serial để giao tiếp trực tiếp với máy tính , hiển thị trên chương trình xử lý Processing Processing có nhiều sự tương đồng với Arduino nên có thể sử dụng để hiển thị trên máy tính dễ dàng Chọn module Bluetooth HC 05 có 2 chế độ để giao tiếp không dây qua điện thoại android

Bộ vi xử lý cần nguồn nuôi 5V nên chọn nguồn điện cung cấp là 5V, 500mA

Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý cảm biến

có cảm biến áp vào

Sự thay đổi là rất nhỏ, nên phần cảm nhận ánh sáng (quang trở) thường có mạch IC để khuếch đại tín hiệu thay đổi này, đưa về các mạch lọc, đếm hoặc các mạch ADC để tính toán ra nhịp tim

Tín hiệu đầu ra là tín hiệu analog, dao động theo các mạch đập nhị p tim

b) Arduino Uno

Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả

với người ít am hiểu về điện tử và lập trình Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm.

Arduino Uno là sử dụng chip Atmega328 Nó có 14 chân digital I/O, 6 chân đầu vào (input) analog, thạch anh dao động 16Mhz Một số thông số kỹ thuật như sau :

Điện áp cấp nguồn 5V

Điện áp đầu vào (input)

Điện áp đầu vào(giới hạn) 6-20V

Số chân Digital I/O 14 (có 6 chân điều chế độ rộng xung PWM)

Số chân Analog (Input ) 6

DC Current per I/O Pin 40 Ma

DC Current for 3.3 V Pin 50 mA

Flash Memory 32KB(ATmega328)với 0.5KB sử dụng bootloader

Hình 3.4: Arduino Uno1) USB (1).

Arduino sử dụng cáp USB để giao tiếp với máy tính Thông qua cáp USB chúng ta có thể Upload chương trình cho Arduino hoạt động, ngoài ra USB còn là nguồn cho Arduino

2) Nguồn ( 2 và 3 )

Khi không sử dụng USB làm nguồn thì chúng ta có thể sử dụng nguồn ngoài thông qua jack cắm 2.1mm ( cực dương ở giửa ) hoặc có thể sử dụng 2 chân Vin và GND để cấp nguồn cho Arduino

Bo mạch hoạt động với nguồn ngoài ở điện áp từ 5 - 20 volt Chúng ta

có thể cấp một áp lớn hơn tuy nhiên chân 5V sẽ có mực điện áp lớn hơn 5 volt Và nếu sử dụng nguồn lớn hơn 12 volt thì sẽ có hiện tượng nóng và làm hỏng bo mạch Khuyết cáo các bạn nên dùng nguồn ổn định là 5 đến dưới 12 Volt

Chân 5V và chân 3.3 V (Output voltage) : các chân này dùng để lấy nguồn ra từ nguồn mà chúng ta đã cung cấp cho Arduino Lưu ý : không được cấp nguồn vào các chân này vì sẽ làm hỏng Arduino

GND: chân mass

Arduino Uno có 14 chân digital với chức năng input và output sử dụng

các hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead() để điều khiển các chân

này

Cũng trên 14 chân digital này chúng ta còn một số chân chức năng đó là:Serial : chân 0 (Rx ), chân 1 ( Tx) Hai chân này dùng để truyền (Tx) và nhận (Rx) dữ liêu nối tiếp TTL Chúng ta có thể sử dụng nó để giao tiếp với cổng COM của một số thiết bị hoặc các linh kiện có chuẩn giao tiếp nối tiếp

PWM (pulse width modulation): các chân 3, 5, 6, 9, 10, 11 trên bo mạch

có dấu là các chân PWM chúng ta có thể sử dụng nó để điều khiển tốc độ động cơ, độ sáng của đèn

SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK), các chân này hỗ trợ giao tiếp theo chuẩn SPI

I2C: Arduino hỗ trợ giao tiếp theo chuẩn I2C Các chân A4 (SDA) và A5 (SCL) cho phép chúng tao giao tiếp giửa Arduino với các linh kiện có chuẩn giao tiếp là I2C

Reset (7): dùng để reset Arduino

c) Module Bluetooth HC-05

Bluetooth về cơ bản là một giao tiếp bằng sóng radio ở băng tần 2.4 đến 2.480 GHz, rất gần với chuẩn Wifi 2.4GHz hiện nay Tuy nhiên, khác với Wifi hay các sóng radio khác hoạt động ở 1 băng tầng cố định, Bluetooth triển khai theo khái niệm "nhảy tần trải phổ" (Frequency Hopping Spread Spectrum), có nghĩa là băng tần hoạt động của Bluetooth thay đổi liên tục với 79 kênh (từ 2.400 GHz đên 2.480 GHz) Điều này, về mặt lý thuyết, đảm bảo bluetooth chống lại việc nghe lén rất hiệu quả vì hacker phải biết chính xác được kênh nào để nghe, mà kênh này lại thay

đổi liên tục (khoảng 800 lần mỗi giây) tùy vào sự

đồng ý giữa 2 thiết bị đang giao tiếp với nhau

Bước sóng của bluetooth là khoảng 12cm Đây cũng

là chiều dài thường thấy của ăn-ten mà các bạn thấy

Bluetooth thực hiện giao tiếp với nhau theo kiểu chủ-tớ (Master-Slave), và thông thường 1 chủ có thể nối với 7 thiết bị tớ cùng 1 lúc thành một hệ thống mạng mini Dĩ nhiên các thiết bị có thể đổi vai trò, tùy vào điều kiện tiếp nối Ví dụ: 1 cái tai nghe khởi đầu kết nối với điện thoại bắt buộc phải đóng vai chủ Master, nhưng sau đó sẽ hoạt động như là 1 tớ Slave sau khi kết nối hoàn tất Sau đó thông tin được truyền đi theo phương thức giao chuyển gói (Packet Switching) như hình dưới sau:

Một điểm quan trọng của Bluetooth trong việc chuẩn hóa giao tiếp là yêu cầu

vế sự tương thích cấu hình Bluetooth (Bluetooth profile) giữa các thiết bị Ví dụ: bạn muốn chuyển tải hình ảnh giữa 2 điện thoại di động với nhau, bắt buộc bạn phải cài cấu hình Basic Imaging Profile (BIP) Các bạn có thể xem thêm thông tin

về các cấu hình Bluetooth tiêu biểu ở đây:

- Một số ngộ nhận về Bluetooth:

Bluetooth là giao tiếp tầm ngắn, khoảng vài mét đổ lại Điều này dựa trên

"kinh nghiệm" sử dụng headphone và chuột Các thiết bị này cần tiết kiệm điện nên không được thiết kế để truyền đi xa Nếu các bạn đọc kỹ thông số trên thiết bị bluetooth, các bạn sẽ thấy Bluetooth được chia thành các Class: